WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные материалы
 

«УДК 681.511.4 АДАПТИВНОЕ НЕЧЕТКОЕ КОРРЕКИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО Скороспешкин Максим РЕГУЛИРОВАНИЯ Владимирович, канд. техн. наук, доцент кафедры М.В. Скороспешкин, В.Н. ...»

Вестник науки Сибири. 2011. № 1 (1) http://sjs.tpu.ru

УДК 681.511.4

АДАПТИВНОЕ НЕЧЕТКОЕ КОРРЕКИРУЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО

Скороспешкин Максим

РЕГУЛИРОВАНИЯ

Владимирович, канд. техн.

наук, доцент кафедры М.В. Скороспешкин, В.Н. Скороспешкин, автоматики и компьютерных В.С. Аврамчук систем Института кибернетики ТПУ.

Томский политехнический университет E-mail: smax@aics.ru Область научных интересов: E-mail: smax@tpu.ru адаптивные системы управления, корректирующие устройства систем Показана возможность создания адаптивной системы автоматического управления. автоматического регулирования на основе применения Скороспешкин Владимир псевдолинейного фазового корректирующего устройства, Николаевич, канд. техн. наук, подстройка которого осуществляется на основе аппарата доцент кафедры автоматики и нечеткой логики. Установлено, что применение такого компьютерных систем корректора позволяет повысить запас устойчивости и Института кибернетики ТПУ. качество системы автоматического регулирования. Сделан E-mail: space@aics.ru вывод о том, что такие системы целесообразно применять как Область научных интересов: при регулировании параметров нестационарных объектов, адаптивные системы так и объектов, на которые поступают возмущения, управления, цифровые приводящие к возникновению колебаний регулируемой регуляторы. величины с амплитудой, превышающей допустимую.



Аврамчук Валерий Степанович, 1978 г.р., канд.

техн. наук, доцент кафедры

Ключевые слова:

автоматики и компьютерных Адаптивная система автоматического регулирования, систем Института кибернетики ТПУ. корректирующее устройство, качество регулирования, нечеткая логика.

E-mail: avs@tpu.ru

Область научных интересов:

применение аппарата нечеткой

Key words:

логики в системах управления, Adaptive system of automatic control, correcting device, спектральный анализ сигналов.

quality of control, fuzzy logic.

Одной из разновидностей промышленных регуляторов является нечеткий ПИД-регулятор [1, 2].

Однако на сегодняшний день установлено, что нечеткий ПИД-регулятор не обеспечивает улучшение качества систем автоматического регулирования (САР) в сравнении с традиционным ПИД-регулятором [3]. В этой связи в последнее время предлагаются адаптивные системы регулирования с подстройкой коэффициентов ПИД-регулятора с использованием аппарата нечеткой логики [4]. Существуют и другие варианты реализации адаптивных систем на базе ПИД-регулятора с применением для адаптации аппарата нечеткой логики.

В настоящей работе рассматривается и исследуется реализация адаптивной системы на базе ПИД-регулятора и последовательного адаптивного нечеткого фазового корректора динамических характеристик САР. Используемый корректор представляет собой псевдолинейное корректирующее устройство, осуществляющее изменение фазового сдвига сигналов при возникновении колебаний. Применение корректора позволяет повысить запас устойчивости и качество САР.

Структура системы автоматического регулирования с нечетким адаптивным фазовым корректором представлена на рис. 1.

–  –  –

Рис. 1. Структура САР с нечетким адаптивным фазовым корректором На рис. 1 использованы следующие обозначения: НАФК – нечеткий адаптивный фазовый корректор; ПИД – пропорционально-интегро-дифференциальный регулятор; ОУ – объект управления; G – задающее воздействие; E – ошибка регулирования; E3 – выходной сигнал корректирующего устройства; U – управляющее воздействие; Y – выходная величина объекта регулирования.





На рис. 2 представлена структурная схема нечеткого адаптивного фазового корректора.

Рис. 2. Структурная схема нечеткого адаптивного фазового корректора

На рис. 2 использованы следующие обозначения: Sign – блок определения знака; ДЗ – динамическое звено; MOД – блок выделения модуля; БУ – блок умножения; БАА – блок анализа амплитуды ошибки САР; БНП – блок нечетких преобразований; ФФ – блок фазификации; ФЛ – блок фази-логики; ДФ – блок дефазификации; E – ошибка регулирования;

E3 – выходной сигнал корректирующего устройства; E1 –выходной сигнал блока определения модуля; E2 – выходной сигнал блока определения знака.

Адаптивный корректор выполнен на базе интегро-дифференцирующего звена с передаточной функцией:

T 1 p 1.

W ( p) T 2 p 1 Данный корректор осуществляет фазовый сдвиг, величина которого зависит от значения постоянной времени Т1. Входной сигнал, разветвляясь, проходит по трем каналам. По верхнему каналу проходит абсолютное значение ошибки, средний канал состоит из интегродифференцирующего звена, блока определения знака (блока сигнатуры) и блока умножения.

Нижний канал обеспечивает подстройку постоянной времени дифференцирования в интегродифференцирующем звене.

Сигнал на выходе корректора равен произведению выходных сигналов верхнего и среднего каналов:

E3 E1 E 2.

При возникновении в САР колебаний регулируемой величины, а, следовательно, и ошибки, автоматически в корректоре происходит увеличение постоянной времени дифференцирования. Другими словами происходит подавление колебаний регулируемой величины путем изменения фазовой частотной характеристики САР.

Определение постоянной времени дифференцирования происходит в блоке БНП.

Данный блок состоит из трех блоков: ФФ – блока фазификации, ФЛ – блока фази-логики и ДФ

– блока дефазификации. В блоке фазификации создаются функции принадлежности входной Серия 6. Информационные технологии и системы управления Вестник науки Сибири. 2011. № 1 (1) http://sjs.tpu.ru переменной, в нашем случае переменной является ошибка регулирования. Переменная носит имя «oshibka». Для данной переменной задаются две функции принадлежности типа «трапеция» с названиями – «malenkaya» и «bolshaya» и одна функция принадлежности типа «треугольник» – «srednaya». После задания функций принадлежности входной переменной задаются функции принадлежности выходной переменной, которые используются в блоке дефазификации. Выходной переменной является значение постоянной времени дифференцирования Т1 интегро-дифференцирующего звена. Переменная носит имя «koefficient». Для этой переменной задаются также две функции принадлежности типа «трапеция» с названиями – «malenkii» и «bolshoy» и одна функция принадлежности типа «треугольник» – «srednii». Вид диалоговых окон задания функций принадлежности входной и выходной переменных изображены соответственно на рис. 3 и 4.

Рис. 3. Вид диалогового окна задания функций принадлежности входной переменной Рис. 4. Вид диалогового окна задания функций принадлежности выходной переменной

–  –  –

После задания функций принадлежности входной и выходной переменных создатся система правил, по которым будет осуществляться принятие решения о значении выходной переменной. На рис. 5 показан вид диалогового окна механизма принятия решений.

Рис. 5. Вид диалогового окна механизма принятия решений В данной системе алгоритмом вывода является алгоритм «Mamdani». В этом алгоритме значение выходной переменной определяется методом центра массы фигуры.

На рис. 6 представлены кривые, характеризующие реакцию САР объектом второго порядка на ступенчатое задающее воздействие.

Рис. 6. Реакция САР объектом второго порядка на ступенчатое задающее воздействие

Передаточная функция объекта управления имеет вид:

–  –  –

Кривая 1 соответствует САР с ПИД-регулятором, а кривая 2 – САР с ПИД-регулятором и описанным выше корректором с подстройкой постоянной времени дифференцирования.

Настройки у ПИД-регуляторов одинаковые.

В блоке БАА происходит определение амплитуды колебаний ошибки. Если амплитуда превышает установленный порог, то с помощью аппарата нечеткой логики происходит увеличение постоянной времени дифференцирования Т1 до тех пор, пока амплитуда не уменьшится и не станет меньше порогового значения.

Использование функций принадлежности других типов, например, «Гауссовских»

функций принадлежности незначительно влияет на результат переходного процесса и применяется в основном для более точной настройки значения выходной переменной. В результате проведенных исследований наиболее оптимальным оказалось использование функций принадлежности типа «Трапеция» и «Треугольник».

Результаты исследования САР с данным корректором, проведенные в среде MatLab показали, что такие системы целесообразно применять как при регулировании параметров нестационарных объектов, так и объектов, на которые поступают возмущения, приводящие к возникновению в САР колебаний регулируемой величины с амплитудой, превышающей допустимую.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Коломейцева М.Б., Хо Д.Л. Синтез адаптивной системы управления на базе нечткого регулятора для многомерного динамического объекта // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2002. – № 3. – С. 34–37.

2. Усков А.А. Эмпирический принцип синтеза нечтких логических регуляторов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2004. – № 1. – С. 16–18.

3. Ротач В.Я. Возможен ли синтез нечтких регуляторов с помощью теории нечтких множеств? // Промышленные АСУ и контроллеры. – 2004. – № 1. – С. 33–34.

4. Хо Д.Л. Синтез адаптивных систем управления нелинейными динамическими объектами на базе нечетких регуляторов и нейросетевой технологии: автореф. дис. … д-ра техн. наук. – М., 2002. – 39 с.

Поступила 04.10.2011 г.

Похожие работы:

«WinView Программа просмотра, аннотирования и конвертирования файлов P-CAD 4.5 SCH и PCB Руководство пользователя Листов 26 Содержание I. БАЗОВАЯ ВЕРСИЯ WINVIEW 1.1. Характеристика базовой версии программы 1.2. Диалоговое окно WinView 1.3. Работа со слоями проекта 1.4. Опрос...»

«Описание маршрута горного похода и восхождения на вершину Казбек (5033,8 м) по Геналдонскому ущелью В презентации использованы фотографии и материалы Рыжанова Олега, Манукянца Эдуарда, Медведева Алексея. Презентация подготовлена Алексеем Медведевым. Обзор района Вершина Казбек (5033,8) расположена в Глав...»

«Цифровые осциллографы и осциллографы смешанных сигналов Серии MSO/DPO70000 По всем четырем каналам одновременно: Полоса пропускания до 23 ГГц Частота дискретизации в режиме реального времени до 50 Гвыб./с Длина записи до 250 Мвыб. с функцией MultiView Zoom™ для быст...»

«THE UNIX PROGRAMMING ENVIRONMENT Brian W. Kernighan, Rob Pike PRENTICE HALL ПР ОГРАММНОЕ ОКРУЖЕНИЕ Брайан Керниган, Роб Пайк Санкт Петербург – Москва Брайан Керниган, Роб Пайк UNIX. Программное окружение Перевод П. Шера Главный редактор А. Галунов Зав. редакцией Н. Макарова Нау...»

«ДИНАМИКА ЛЕСОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАБОТ В ЛЕСНОМ КОМПЛЕКСЕ АГЕНТСТВА ЛЕСНОГО ХОЗЯЙСТВА ПО БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ В ПЕРИОД 2002-2006 ГОДЫ Сосновский В.Я. (БГИТА, г. Брянск, РФ) Рассмотрен процесс лесохозяйственных работ в лесном комплексе Агентства лесного хозяйства по Брянской области в период 2...»

«1  www.vk.com/w_bastion ДЭЙВ ТЕЙТ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ЖИМА ЛЁЖА Раздел 1: Плато заёбывает Раздел 2: Лекарство для жима лёжа Раздел 3: Спасение репутации Раздел 4: Что надо знать, если хотите иметь сильный трицепс Разд...»

«Mы ценим вашу независимость. Мы предоставим вам необходимую помощь, чтобы вы могли продолжать жить у себя дома и вести активный и самостоятельный образ жизни. С Independence care SyStem вам не придется действовать в одиночку. Возможно, что вы попали в аварию, или в вас стреляли. Может...»

«Приложение 1 к протоколу от 24.09.2009 № 34 Результаты поименного голосования по вопросу О проекте закона Пермского края О внесении дополнений в Закон Пермской области О налогообложении в Пермской...»

«2 Лучшее в жизни Т.Л. Осборн Оглавление: Об авторе..4 Что вы можете почерпнуть из этой книги.6 Раздел 1 Господь Сделал вас Необыкновенными: Часть 1. Вы прекрасны в глазах Господа.9 Часть...»

«В магазинах Ивацевичского РайПО покупатели подвергаются риску пищевого отравления В прошлую пятницу, 4 апреля, в редакцию “Газеты для вас” позвонила наша читательница: — Извините, что вас беспокою перед обедом, — сказала она, — но в 200-х метрах от редакции находится магазин Ивацевичского РайПО “Ветеран”, в...»








 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные материалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.